Zelfmontage zilveren nanokubussen

Zilveren nanokubussen
Zilver is een van de belangrijkste materialen voor nanostructuren vanwege zijn superieure prestaties. Zilveren nanostructuren zijn gesynthetiseerd met een reeks verschillende vormen, waaronder bollen, schijven, staven, draden, sterren, prisma's, rechter bipyramiden en kubussen. Hiervan zijn nanokubussen met één kristal de meest bruikbare structuur, met name voor de productie van gouden nanokooien, aangezien zilveren nanokubussen als opofferingssjabloon dienen.
Synthese
Onderzoekers van de Universiteit van Washington hebben een polyolsynthesemethode ontwikkeld die eenvoudig, robuust en veelzijdig is voor het produceren van zilveren nanokubussen als monodisperse monsters. Hier worden zilveratomen gevormd door AgNO3-precursor te reduceren met ethyleenglycol. Zodra de concentratie van zilveratomen het oververzadigingsniveau heeft bereikt, zullen ze beginnen te kiemen en uitgroeien tot zilveren nanostructuren in de oplossingsfase. de productiesnelheid van zilveren nanoblokjes kan worden verbeterd door een sporenhoeveelheid natriumsulfide (Na2S) of natriumhydrosulfide toe te voegen. De aanwezigheid van sulfide-anionen versnelde de polyolsynthese van zilvernanoblokjes aanzienlijk vanwege een dramatische toename van de reductiesnelheid van zilverionen.
Zelfassemblage en synthese
Nano-ingenieurs van UC San Diego hebben een techniek ontwikkeld waarmee zilveren nanokubussen zichzelf kunnen assembleren tot grotere structuren voor gebruik in nieuwe optische, chemische en biologische sensoren, optische schakelingen en antennes en lenzen van de volgende generatie. De metalen nanokristallen zijn kubusvormig als bakstenen en organiseren zichzelf spontaan in grotere structuren met precieze oriëntaties ten opzichte van elkaar.
Om objecten zoals antennes en lenzen te construeren, gebruikten onderzoekers chemisch gesynthetiseerde metalen nanokristallen. De nanokristallen kunnen in verschillende vormen worden gesynthetiseerd om deze structuren te bouwen door kleine kubussen te maken die zijn samengesteld uit kristallijn zilver die licht kunnen opsluiten wanneer ze worden georganiseerd in groepen met meerdere deeltjes. Door licht te beperken tot ultrakleine volumes, kunnen optische sensoren mogelijk worden die extreem gevoelig zijn en waarmee onderzoekers kunnen volgen hoe een enkel molecuul beweegt, reageert en verandert in de tijd.
Controle
Om te bepalen hoe de kubussen zich organiseren, ontwikkelden onderzoekers een methode om polymeerketens te enten op de zilveren kubusoppervlakken die de interactie tussen de kubussen wijzigen. Normaal gesproken worden objecten, zoals kubussen, naast elkaar geplaatst zoals Tetris-blokken. Met behulp van simulaties voorspelden onderzoekers dat het plaatsen van korte polymeerketens op het oppervlak van de kubus ervoor zou zorgen dat ze normaal zouden worden gestapeld, terwijl het plaatsen van lange polymeerketens ervoor zou zorgen dat de kubussen van rand tot rand zouden worden gestapeld.
De onderzoekers demonstreerden door macroscopische films te maken van nanokubussen met deze twee verschillende oriëntaties en toonden aan dat de films verschillende golflengten van licht reflecteerden en doorlaten.
Toepassingen
De bevindingen kunnen belangrijke implicaties hebben bij de ontwikkeling van nieuwe optische chemische en biologische sensoren, waar licht interageert met moleculen, en in optische circuits, waar licht kan worden gebruikt om informatie te leveren.